DE2364483A1

DE2364483A1 - Bezugspunktpotential-kompensationsschaltung

Info

Publication number: DE2364483A1
Application number: DE2364483A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Yoshida
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-24
Publication date: 1974-07-04
Also published as: GB1451648A; DE2364483C3; DE2364483B2; FR2212583A1; FR2212583B1; JPS53509B2; US3936675A; JPS4989832A

Description

κ..

DR.E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2364483

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

telefon: 381233 2000 HAMBURG 50,21 · Dezember 1973

TEIEGRAMME:KARPATENT KDNIGSTRASSE28

W. 26147/73 2o/Vo

Fuj i Xerox Co., Lt d. Tokio (Japan)

Bezugspunktpotential-Kompensaticnsschalturig

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bezugspunktpotential-Kompensationsschaltung, zur Verwendung in Phasensteuereinrichtungen und insbesondere auf einen Kompensationsstromkreis, in welchem das Bezugspotential eines Einschaltelements im Ansprechen auf Schwankung in der Einspeisungsfrequenz und/oder der Speisespannung variiert wird bzw. sich ändert, so daß die phasengesteuerte Wellenform nicht durch Schwankungen in der Speisespannung beeinflußt wird.

Beim Steuern einer Last durch Phasensteuerung beispeilsweise in Temperatureinstelleinrichtungen vom Phasensteuertyp wird eine Kosinuswellenform (Fig. 1-a) oder eine Sägezahnwellenform Vc, welche von einer Wechselspannungsquelle durch einen Integrationsstromkreis erhalten wird, einer Steuerspannung Vd überlagert, welche die Temperatur der Last wiedergibt.

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Die resultierende Wellenform wird mit einer-konstanten Spannung Vp verglichen» und ein Impuls wird an einem Koinzidenzpunkt A erzeugt, um eine Lastspannung mit einer Wellenform V^, wie in Fig. 1-b gezeigt, zu erhalten. Viele Phasensteuerstromkreise sind zum Aufschalten eines Signals auf eine Last bekannt, um ein Lastspannungssignal, wie in Fig·. 1-b gezeig't, zu erhalten. Typischerweise weisen diese Phasensteuerstromkreise ein Thyratronelement auf, welches im Ansprechen auf den vorgenannten Impuls ein. Steuersignal bei einem bestimmten ausgewählten Phasenwinkel parallel an dLe zu steuernde Last anlegt. Der Phasenwinkel bestimmt den Betrag der Spannung, die an die Last angelegt wird; In bezug auf, die Fig. 1 wird ein Punkt A bei irgendeiner Veränderung der Amplitude der Steuerspannung Vd, welche ihrerseits durch Temperaturveränderung bewirkt wird, bewegt bzw. verschoben. Dementsprechend kann die Lastspannung V. gesteuert werden. Falls der Stromkreis für eine 60 Hz-Spannungsquelle vorgesehen ist und falls es erwünscht ist, ihn an eine 5o Hz-Wechselspannungsquelle anzuschließen» verändert sich die Kosinuswellenform von der in Fig. 2-a mit ausgezogener Linie gezeigten Form zufolge eines Unterschieds im Integrations Vorgang, und als Ergebnis hieivon verändert sich öle Phasensteuer-Wellenform, wie es in Fig. 2-b gezeigt ist. D. h., da_ die Periode T_g bei 60 Hz kleiner ist als die Periode T₅ bei 5o Hz, ist die maximale Spannung Vc_g kleiner als die maximale Spannung Vc₅ , und es besteht die Beziehung

C*6o , °( 5o

^A6o ¹So

Demgemäß ergibt der Betrieb hei 5o Hz im Vergleich zu dem bei 60 Hz einen größeren Effektivwert der Phasensteuerspannung für de Steuerspannung Vd. Entsprechend kann die Ein-

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richtung in Temperatureinstellgeräten nicht sowohl für 5ο-als auch für 6o-Hz-Energiequellen verwendet werden.

Zusätzlich führt, wenn die Speisespannung · schwankt, eine festgelegte Bezugspunktspannung zu. einer ähnlichen Unannehmlichkeit. Wenn die Speisespannung sich erhöht, verschiebt sich der Punkt A zum Punkt A', wodurch der Einschaltwinkel und die Lastsparmung mit dieser Erhöhung in der Spannung bemerkenswert erhöht i^erden. Um die Lastspannung konstant zu halten, muß der Einschaltwinkel kleiner werden.

Um die oben genannten Nachteile zu beseitigen, sieht die Erfindung eine Einrichtung zum Variieren der Bezugsspannung Vp in automatischer Weise vor, wobei diese von der Veränderung in der Speisespannungsfrequenz abhängt, so daß der Einschaltwinkel der Lastspannung V. konstant gehalten und unabhängig von der Frequenzsdiwankung ist. Außerdem wird gemäß der Erfindung die Bezugsspannung Vp automatisch verändert, wenn die Speisespannung schwankt, um auch diesen Effekt zu kompensieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1-a und 1-b zeigen den Phasenwinkel und

die Lastwellenform für ein Steuersignal bzw. die zugehörige Lastspannung, wobei das Bezugspunktpotential fest ist. Fig. 2-a und 2-b sind der Fig. 1 entsprechende Diagramme,die jedoch "den Einfluß der Speisespannungsfrequenzänderung auf die Ausgangsspannung zeigen.

Fig. 3-a und 3-b sind Diagramme, die die Einflüsse der Amplitudenschwankung der Speisespannung auf die Ausgangsspannung zeigen. Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm einer Bezugspunktpotential-Kompensationsschaltung gemäß der Erfindung.

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In Fig. H ist die primäre Seite eines Transformatiors T₁ mit einer Energiequelle N verbunden, und die sekundäre Seite ist mit einem Widerstand R₄ und einem Kondensator C^ verbunden. Die Impedanz des Kondensators CL und die Spannung parallel zu diesem erhöhen sin, wenn die. Frequenz von 60 auf 5o Hz verändert wird. Die Kondensatorspannung wird durch eine Diode D„ gleichgerichtet und durch einen Glättungsstromkreis geglättet,welcher Kondensatoren C„, C~ und einen Widerstand R₃ aufweist. Eine festgestellte Spannung erscheint an einem Punkt e, und dieseist eine Funktion der Speisespannungsfrequenz und/oder der Amplitude, wie es aus den Fig. 2 bzw. 3 zu ersehen ist. Diese festgestellte Spannung entspreicht der Spannung Vp oder Vp¹, welche in den Fig. 2 bzw, 3 gezeigt sind. Vp wirkt als eine Gitter- bzw. Steuerspannung für einen programmierbaren Unijunktionstransistor PUT.

Das an einem Anschluß a erzeugte Signal entspricht der Spannung Vc gemäß den Figuren 1 bis 3. Vc kann direkt abgegriffen werden oder von der Energiequelle N in Fig. 4 hergeleitet werden, wobei die gezeigte Wellenform am Anschluß a durch Vollwellengleichrichtung des Ausgangssignals von der Energiequelle N hergeleitet wird.

Das an dem Anschluß c hergeleitete Signal entspricht der Spannung Vd der Fig. 1 bis 3. Vd ist ein Fuhlsignal, dessen Amplitude bei Veränderungen des Wertes des Parameters, welcher abgefühlt oder gemessen wird, sich verändert. Demgemäß verringert, falls die Temperatur der zu fühlende und zu regelnde Parameter ist, Vd in der Ausführungsform gemäß·Fig. 4 ihren Wert, wenn sich die Temperatur erhöht und umgekehrt. Dies kann durch Einsetzen eines Phasenumkehrtferstärkers zwischen den Sensor und die Diode D₁

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durchgeführt werden. Selbstverständlich könnte abhängig von der Stromkreisbemessung Vd sich mit erhöhender Temperatur erhöhen und mit sinkender Temperatur sich verringern.

An einem Anschluß d wird das zusammengesetzte Signal Vc und Vd, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, gebildet. Das zusammengesetzte Signal wird an die Anode des Transistors PUT angelegt. Der Transistor PUT zündet, wenn die Anodenspannung Vc und Vd die Steuerspannung Vp leicht überschreitet, um den Kondensator C₁ über den Transistor PUT und den Impulstransformator in dessen Kathodenstromkreis zu. entladen. Demgemäß wird ein Trigger-Impuls von der Sekundärseite des Impulstransformator an die Phäsensteuerschaltung angelegt. Wie vorangehend erläutert, kann dieser Impuls in üblicher Weise verwendet werden, um ein einem Thyratron entsprechenden Element zu zünden, welches den Phasenwinkel steuert, bei welchem eine Lastspannung V. an eine Last angelegt wird. Die Last kann eine elektrische Einrichtung zum Heizen eines bestimmten Bereichs sein, beispielsweise eine wärmefixierende Station in einem elektrophotographischen Vervielfältigungsgerät. Die Lastspannung kann direkt von der Energiequelle N abgenommen werden. Sie kann um 9o phasenverschoben (wie in den Fig. 1 bis 3) oder auf andere Art und Weise zur Anwendung durch die Phasen-Steuerschaltung verarbeitet werden.

An einem Anschluß b wird eine Serie von Impulsen wie gezeigt hergeleitet, um vollständige Entladung des Kondensators C₁ jedesmal dann sicherzustellen, wenn die vollwellengleichgerichtete Spannung Vc Null wird. Diese Impulse werden entweder durch Differentiation von Vc oder des Ausgangssignals von der Energiequelle N hergeleitet. Unter der Annahme, daß der abgefühlte Para-

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meter beispielsweise die Temperaturesich im Betrieb erhöht, wird demgemäß Vd sich verringern. In der Darstellung gemäß Fig.' 1, wo das Bezugspunktpotential (welches der gewünschten Temperatur in einem bestimmten Bereich^beispielsweise der warmfixierenden Station eines elektrophotographsichen .Vervielfältigung^geräts,entspricht, welche konstant' gehalten werden soll) festgelegt ist, wird der Punkt A nach rechts verschoben. Demgemäß wird die Erzeugung des Trigger-Impulses durch den Transistor PUT \erzogert, um demgemäß die EIN-Zeit der Spannung V, zu verringern. Die EIN-Zeit der

Li

Spannung V_L ist durch den sch^raffierten Bereich von V. in Fig. 1 gekennzeichnet. Die Verringerung der EIN-Zeit führt zu einem LastspannungsabfalT, wodurch der Betrag der erzeugten Wärme an der warmfixieranoen Station verringert wird, um die Temperatur auf die vorgenannte gewünschte Temperatur zu reduzieren.

- Die Probleme, welche, auftreten, falls die Speisespannungsfrequenz oder deren Amplitude sich verändern, sind vorangehend in bezug auf den Stand der Technik erläutert worden.

Gemäß der Erfindung wird, wenn die Amplitude der Speisespannung, wie in Fig. 3 dargestellt, sich erhöht, Kompensation durch Veränderung der Amplitude des Bezugspotentials Vp erzeugt. Das erhöhte Bezugsspannun^potential ist mit Vp¹ bezeichnet. Durch Erhöhen der Bezugsspannung von Vp auf Vp¹ verschiebt sich der Einschaltwinkel auf den Punkt A*'. Daher wird die Einschaltzeit der Lastspannung V, in den Fig. verzögert. Demgemäß wird die Erhöhung in der Speisespannung durch die Verzögerung^der Einschaltzeit von Vj kompensiert.

Das oben genannte Prinzip wird auch auf Frequenzveränderungen der Energiequelle N₉ wie in den Fig.

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2-a und 2-b gezeigt, angewendet. Demgemäß lädt das Auftreten von Schwankungen in der Speisespannung den Komdensator C₄, wobei die Ladespannung gleichge- · richtet und durch die Diode D₂ geglättet und dem GlättungsStromkreis zugeführt wird, so daß eine Gleichspannung Vp proportional zur EingangsSchwankung der Speisespannung am Punkt e erscheint. Wie aus dem Vorangesagten ersichtlich ist,' verändert sich die Spannung Vp selbsttätig im Ansprechen auf die Speisespannungs-* frequenz und/oder deren Spannung, Demgemäß wird der Effektivwert der phasengesteuerten Wellenform in der Phasen-Steuerschaltung nicht durch die Speisespannungsschwankungen beeinflußt. Der Frequenzdetektorstromkreis kann von dem in Fig.Λ gezeigten RC-Typ sein oder er kann irgendein anderer Stromkreis-oder ein Element sein, welches Signale erzeugt, dessen Amplitude eine Funktion der Speisespannungefrequenz ist. Beispielsweise karn er ein Stromkreis vom RL-Typ sein.

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Claims

236AA83

Patentansprüche

1J Bezugspunktpotential-Kompens ationss chaltung für eine phasensteuernde Steuer-Schaltung, welche den Wert eines vorbestimmten Parameters steuert, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Signals, dessen Amplitude sich periodisch mit der Zeit ändert, eine Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Signals, dessen Amplitude eine Funktion des vorbestimmten Parameters ist, eine·. Einrichtung zum Addieren des ersten und des zweiten Signals zum Erzeugen eines dritten Signals, eine, auf das erste Signal ansprechende: Einrichtung zum Erzeugen eines vierten Signals, dessen Amplitude eine Funktion-der Frequenz des ersten Signals und welches für einen gewünschten Wert des Parameters repräsentativ ist, und durch eine Einrichtung zum Vergleichen des dritten und des vierten Signals zum Erzeugen eines fünften Signals, wenn das dritte und das vierte Signal im wesentlichen einander gleich sind, wobei das fünfte Signal an die Phasen-Steuerschaltung angelegt wird, so daß die Phasen-Steuerschaltung den Parameter auf dem gewünschten Wert unabhängig von Frequenzoder Amplitudenveränderungen des ersten Signals aufrechterhalten kann.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des ersten Signals eine Energiequelle zum Erzeugen eines sinusförmigen Signals aufweist, dessen Frequenz oder Amplitude· Veränderungen unterworfen ist.
3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des vierten Signals einen RC-Integrationsstromkreis aufweist.

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k. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des fünften Signals einen Unijunktionstransistor (PUT), wobei das dritte Signal an die Anode des Transistors und das vierte Signal an die Steuerelektrode angelegt wird,und eine Entladeeinrichtung im Stromkreis mit dem Transistor aufweist, wobei die Phasen-Steuerschaltung an die Kathode des Transistors angeschlossen ist, so daß, wenn das dritte Signal leicht größer als das vierte Signal ist, das fünfte Signal als Impuls zum Einleiten des Arbeitens der Phasen-Steuerschaltung angelegt wird.

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